Advanced simulation studies of ion acceleration by ultrashort intense laser pulses
Project goals
This theoretical project is concerned with the research of ion acceleration in the interaction of ultrashort intense laser pulses with larger clusters (of sizes from several tens to one thousand nanometers) and with dielectric targets (usually thin plastic foils). Larger clusters have been generated as tiny water droplets in experiments and quasimonoenergetic protons with energies of several MeVs were observed after their irradiation by the laser. Approximately twice higher energies and numbers of accelerated ions were observed in the case of plastic foils compared with metal foils. Detailed theoretical explanation of those phenomena and their dependence on various laser and target parameters will be the subject of this work. For this study, our 2D/3Dparticle-in-cell (PIC) code will be used (the code will be developed from our previous PIC codes). The PIC code will include ionization of plasma and collisions between particles and it will be parallelized with MPI to enable us the study of differencesbetween dielectric / metal targets and simulations with cloud of clusters.
Keywords
laserplasmasionaccelerationparticle-in-cellsimulationsfemtosecondlasersclustersdielectrictargets
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Post-graduate (doctorate) grants
Call for proposals
Postdoktorandské granty 12 (SGA02012GA1PD)
Main participants
—
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
P205-12-P366
Alternative language
Project name in Czech
Pokročilé simulace urychlování iontů velmi krátkými intenzivními laserovými pulzy
Annotation in Czech
Předmětem výzkumu tohoto teoreticky zaměřeného projektu je urychlování iontů při interakci velmi krátkých intenzivních laserových pulzů s většími klastry (o rozměrech od několika desítek do tisíce nanometrů) a s dielektrickými terči (zpravidla se jedná otenké plastikové fólie). Velké klastry byly experimentálně vytvořeny jako drobné kapičky vody a bylo u nich pozorováno urychlování protonů s energiemi několik MeV s kvazimonoenergetickým rozdělením. Při použití tenkých plastikových fólií bylo experimentálně pozorováno přibližně dvojnásobné zvýšení energie a počtu urychlených iontů v porovnání s tenkými fóliemi z kovu. Podrobnější teoretické vysvětlení těchto jevů a jejich závislost na různých parametrech laseru a terčů bude předmětem této práce. Ke studiu bude využito paralelizovaného 2D/3D particle-in-cell (PIC) kódu s implementací ionizace plazmatu a srážek částic (bude vyvinut z našich předchozích kódů), který by měl umožnit studium rozdílu mezi terčem z dielektrika / kovu i náročnější simulace interakce laseru se skupinou více větších klastrů.
Scientific branches
Completed project evaluation
Provider evaluation
V - Vynikající výsledky projektu (s mezinárodním významem atd.)
Project results evaluation
This postdoctroral project contributed to the study of laser interaction with cloud of water droplets and with thin ionized foil using numeric simulations. The results are important for interpretation of experimental data. The publication output comprises of 5 papers in respected physical journals including 3 papers as the first author.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2012
Realization period - end
Dec 31, 2014
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Apr 18, 2014
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP15-GA0-GP-U/02:2
Data delivery date
May 6, 2016
Finance
Total approved costs
997 thou. CZK
Public financial support
997 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
997 CZK thou.
Public support
997 CZK thou.
100%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
BL - Plasma physics and discharge through gases
Solution period
01. 01. 2012 - 31. 12. 2014